Как оптимальнее всего измерить усилие на поворот вала руля человеком ?
Руль на валу управления картом для картинга.
По данным измерений хочу выбрать электропривод заменяющий ручное управление.
Заодно вопрос по электроприводу - какой тип лучше выбрать для этой задачи ?

Усилие можно померять динамометром. Закрепляем на оси вращения рычаг,
тянем его динамометром. Зная длину и усилие, считаем момент.
Динамометр можно изготовить самостоятельно из линейки и пружины.
Выбор типа электропривода вещь индивидуальная, определяется конструкцией
механизма, и комплексом зачастую взаимоисключающих требований.

Вместо динамометра берем безмен и умножаем показания на 10, получаем в ньютонах

Забыл сказать - я хочу сделать измерительную систему с регистрацией измерений на карте памяти или с передачей по радиоканалу на ПК, чтобы посмотреть на динамику нагрузок при езде, поэтому мне нужен датчик, а не просто динамометр.

Смутно припоминаю, что автоконструкторы исходили из максимального мышечного усилия 15-20кгс на баранке при повороте на стоянке.
Ручник тоже спорили, евронормы 12.5 кгс, а у них получалось вдвое больше. Решили, что советская баба справится с этим шутя.
В карте, конечно, эти усилия много меньше.

датчики такие называются тензо

Измерить - то врядли. Оценить - тензодатчиком, наклеенным на вал и щупающим деформацию кручения.

Хотя... Можно и измерить. Копать типа такого - http://www.hbm.ru/index1.php?&id=3&...&idprod=160

А вот - лаба для студентов. http://window.edu.ru/window_catalog/files/...miem2005-30.pdf Страница 13

Уже полезная информация. Может стоит сразу перейти к выбору электропривода пропустив этап измерений ?
Электроприводов много - как минимум линейные, редукторные, безредукторные.
Какой бы выбрать ?

Нельзя сказать, что я имею тут заметный опыт. Я плохой механик.
Но чисто по инженерной интуиции стартовал бы от редукторного привода с крутящим моментом на выходном валу 30-50 Нм при 1-2 оборотах в секунду. Это двигатель с механической мощностью 30-40 ватт. Ну, может для пущей динамики еще раза в 1.5 увеличить.
Не совсем ясно как часто и быстро нужно крутить баранку. Да и сама затея не ясна. Если это просто управляемый карт, то зачем там баранка? Лаконичнее делать привод прямо на рулевую трапецию, можно обойтись парой винт-гайка вместо дорогого шестеренчатого редуктора. Только вал двигателя разгрузить простыми упорными подшипниками. Скорость, мощность, усилия на таком приводе легко рассчитать.

BMW’s new active steering.
Пример, для почитать и подумать.
Мне представляется здесь прямой привод с моментным
электродвигателем, на одном конце вала которого руль,
на другом шестерня реечной передачи рулевой тяги.
Проблема здесь в том, как замкнуть ОС положения электропривода,
сохранив при этом, возможность ручного управления.
Вот мотор из статьи по ссылке.

Управлять через вал баранки - это один из вариантов. Привод на рулевую трапецию тоже рассматривается.
Просто не хочется делать карт с нуля, проще попытаться переделать какой-нибудь готовый.




Спасибо, Евгений !
Интересная ссылка.



Кстати, ручное управление сохранять не обязательно.

Вполне логично, для испытания и отладки системы управления.Тогда ещё одна.
P545 Autonomous Cart.Возможно, в окончательном варианте,
если это разрешено правилами безопасности.
Из картинки, что по ссылке, следует здравая мысль,
что привод поворота должен помогать (параллельно)
ручному управлению. Управление осуществляется от задатчика (м. б. потенциометр)
положения, связанного с рулевым колесом. Механическое отключение
ручного упр. может осуществляться электромуфтой.
В общем, варианты привязываются к механике.

Многие автомобили последних лет идут с электроусилителями рулевого - в большинстве из них стоит тензодатчик на кручение. Думаю, можно что-то подобрать на разборке (с аварийной машины) или заказать сам датчик как запчасть - там и соотв муфта и ограничители должны быть "в сборе".
Если ручное управление заменяется полностью - то самое простое - применить игровой руль. Правда, какой тогда интерес ездить на таком карте - непонятно - без обратной-то связи.

Честно говоря, я внутренности автомобилей не очень хорошо знаю - про электроусилитель руля слышу впервые.
Вроде обычно применяют гидроусилитель ?




Ну, во-первых, смотря какой игровой руль взять. Есть рули с обратной связью.
Интерес езды на картах заключается не только в кручении руля, другие-то удовольствия останутся.

В случае применения электропривода с ОС,
усилие управления (момент на валу двигателя) линейно зависит от тока.
Т. е. тензодатчиков не нужно.

в последнее время все больше электроусилители применяют. к тому же с ними проще адаптивную обратную связь сделать, что особенно популярно сейчас - разные режимы вождения и дорожные условия... тем самым тензодатчиком измеряют усилие на руле и компенсируют избыточное электроприводом

Братцы-эмбеддеры, а не приходит в голову, что прямоприводный электроусилитель руля в карте раза в три дороже самого карта обойдется? Или до таких мелочей программеры не опускаются?

это смотря о каком карте речь... сейчас наверное и такие есть, что стОят, как хороший автомобиль

Не знаю, как сейчас, а раньше занюханый велик
с электроприводом, тянул на несколькот тыруёв.
У богатых свои закидоны.

Вообще-то хотелось бы не сильно раздувать бюджет, так как это некоммерческий проект - скорее эксперимент.
Под оптимальностью выбора электропривода подразумевается в том числе получение нужного результата за приемлемые деньги.




Цена на карты разная - от нескольких десятков тысяч рублей за простые(с ДВС) б.у. до 10-15 000 евро за новые электрокарты с АКБ.

наверное самый бюджетный вариант для эксперимента - пара винт-гайка на рулевую трапецию и шаговый двигатель с редуктором

Шаговый двигатель тут плохой кандидат. Низкая скорость и плохая приемистость. Стоимость же высока. Хорошо будет работать простой коллекторник. Хорошо бы с последовательным возбуждением - больше пусковой момент.
Редуктор - вообще лишнее. Пара винт/гайка и есть редуктор. Усилие от пары можно легко подрегулировать рычагом в готовой конструкции.

редуктор возможно действительно ни к чему, а приемистость большая скорее всего не нужна - ручное управление в силу инерционности реакции человека тоже не обладает большой приемистостью. стоимость же шагового привода окупится простотой реализации, что наверное немаловажно для эксперимента... по-моему

Гидро - это уже прошлый век . Это постоянно работающий насос (иногда правда его делают с электроприводом), сальники, бачки, шланги, все это изрядно стоит, изнашивается, требует обслуживания и ремонта. Электрике этого ничего не надо. VAG на платформе 5-го Гольфа с 2004-го применяет электроусилители и там точно стоит тензодатчик и семь ступеней усиления можно запрограммировать на сервисе. Причем в критических ситуациях комп еще и может помогать подруливать - дает максимальное усиление. Новые Мазды, Хонды - года с 2007 - тоже электрика, но там насчет типа датчика ничего сказать не могу. ВАЗ тоже ЭУРы применяет - может быть оптимальный вариант по "доставаемости"/цене.

Попробуйте привод от автомобильных стеклоподъёмников. Довольно сильная штука... Там и мотор и редуктор червячный и скорости можно разные подобрать.

как Вы себе это представляете? рулевое управление будет так же плавно и медленно работать, как стеклоподъемники?

Самым простым решением будет линейный привод.
Не реклама, а в качестве примера.

наверное. только в Питере из линейных приводов скорее всего будет доступно то, что приведено


зато шаговый двигатель в Электроприводе можно любой купить, даже всякие винты можно купить... можно и линейный актуатор, но у них скорость перемещения маленькая

Купить то можно, вот только применить проблемно.
У ШД с ростом частоты существенно падает момент,
поэтому для применения в динамике, потребуется Большой ШД.
Сомневаюсь, что ШД сможет длительно выдерживать тряску и удары,
у него зазор статор/ротор мал, может просто заклинить. Винтгайка тоже, итдтп.
Чем извращать ШД с ОС по положению, уж лучше взять ДПТ и редуктор.
Напомню, надо ещё момент мерять, простыми средствами,
что для привода с ШД нереально.

ОС по положению привода автору скорее всего не нужна, его видимо интересует ОС по положению автомобиля. а ДПТ может и лучше, но посложнее в реализации... хотя, спорить с Вами, evgeny_ch, по поводу приводов не буду
кстати, момент автор хотел измерить только с целью определиться с электроприводом... насколько я понял

Полезная штука для оптимизации конструкции и пр. разборок полётов.
Едем, записываем в лог и потом смотрим что как. Почти F1.

Добавлю насчёт доступности.
Изготовить линейный мотор несложно.
Дисковые магниты, катушки из меди,
немного железа. В сети много информации
о конструктивах и параметрах таких двигателей.
Управление и датчики ОС стандартного типа.

По поводу привода от завода "Ленинец" - не перебор ли по тягловому усилию и потребляемой мощности ?

Хочу сказать, что привод обязан не мешать водиле крутить руль, ибо исчезни электричество, и рулить нечем!
то есть отметаются редукторы системы ниппель , болт-гайка и т.п.

Тоже нехилый повод подзалететь от завода "Ленинец" если неправильно пользоваться.
Вообще мне идея электропривода кара не кажется оправданной. Это ж паньськи вытребеньки!
Гаи не примет, безопасность ведь!

"Радость труда" - особое, сильное чувство.
Охватывает поэтов, когда они наблюдают, как рабочие дружно месят бетон на плотине новой ГЭС.

В качестве привода могу посоветовать мотор от дворников. Как-то делали манипуляторы с подвижной"рукой", применяли моторы от дворников отечественные (от "копейки") оказалось- жутко долговечная вещь- опытный образец работает до сих пор, (уже 9 лет) мотор питается от 16 вольт. потом перешли на пневматику для линейных движений, а для вращательных отставили моторы от дворников..

Вообще, в качестве узлов автоматики удобно применять серийные "автомобильные" решения- они имеют большую надежность и ресурс...

Вам конечно, не подойдет мотор от "копейки"- мощность там мала, (10 А жрет), я бы походил по разборкам и поискал бы привод дворников какого- нибудь микроавтобуса VW, например...

Вы где-нибудь видели на картинговых трассах посты ГАИ ?





Тоже вариант.
Кстати, как удерживать вал электродвигателей неподвижно ?
Ведь при повороте потребуется не постоянное кручение движка - будут моменты,
когда колеса нужно будет удерживать под определенным углом.

Вроде есть электроприводы вентиляционных заслонок(типа Belimo, Polar Bear и др.) с пропорциональным управлением,
т. е. угол поворота зависит от напряжения на управляющем входе(например, от 0 до 10В), может они подойдут ?

...На каждом повороте...
Регистрация кара разве не предусмотрена?

Впервые про это слышу.